資源簡介

(共44張PPT)
控制與設計
主題 考試內容 考試要求
控
制
與
設
計 控制的含義 I
控制的應用 I
控制手段 I
開環控制系統的基本組成和工作過程 II
閉環控制系統的基本組成和工作過程 II
控制系統的方框圖 II
控制系統的干擾因素 I
功能模擬方法和黑箱方法 I
控制系統設計方案 II
控制的含義　　　 I
人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段使事物向期望的目標發展，這就是控制。
①控制的對象是什么？
②控制要達到什么目的？
③采取什么控制手段？
控制的三要素
控制事例 控制的對象 控制的目的 控制的手段
電風扇扇葉轉速快慢的控制 電風扇 調節速度 換檔
音響的音量控制
燃氣熱水器
溫度的控制
用噴霧器
噴灑農藥
音響
音量的調節
旋鈕
熱水器
調節出水口溫度的高低
改變燃氣
火頭的大小
噴霧器
給莊稼治病
操作噴霧器
的手柄
控制的手段　　　 I
控制
人工干預的情形
人工控制
自動控制
人工控制——控制過程是在人的直接干預和　
　　　　　　　全程干預下進行的。
如人工紡紗、打開普通自來水龍頭、按鍵打開電燈、駕駛汽車等
自動控制——指在無人直接參與的情況下，使事物
的變化準確地按照期望的方向進行。
如數控機床、飲料自動裝罐生產線、花房恒溫控制、十字路口紅綠燈的轉換等。
太陽能路燈
自動門
按照執行部件的不同，控制可分為機械控制、氣
動控制、液壓控制，電子控制等。
機械控制
氣動控制
液壓控制
電子控制
控制的應用自古就有，并在近代得到了迅速發展，它涉及到社會生活生產的各個領域。
控制的應用　　　 I
控制在軍事、國防等領域也有著廣泛的應用。精密制導武器能夠對目標進行精確攻擊，火箭能將各種衛星準確送入太空軌道，“神州”飛船遨游太空、準確返回地面，嫦娥探月工程等等，控制起著重要的作用。
自動控制技術在各行各業的應用，一方面減輕了人的勞動強度，解放了勞動生產力，另一方面也可能造成失業人數增加。對此，你有什么看法？
這兩個問題并不矛盾。從經濟學角度，發展技術密集型的產業，解放勞動生產力，減輕人的勞動強度，是社會發展的趨勢，而富裕的勞動力可以通過第三產業得以解決。
開環控制系統　　　 Ⅱ
被控對象
執行器
控制器
輸入量
控制量
輸出量
控制電路
紅外裝置是否檢測到人體的熱輻射發出的信號
門的開啟或關閉
電機
自動門
轉動
控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
常開(斷開)接點
聲傳感控制器
是否有聲音
燈泡
燈亮或滅
開關
聲控電燈控制方框圖
賓館、酒店的自動叫醒服務控制系統
輸入房
間號和
需叫醒
的時間
電腦控
制系統
撥號
裝置
電話機
鈴聲
電流
電機
控制電路
是否檢測到人體熱輻射發出的信號
自動門
門的開啟或關閉
轉動
進水閥門
定時器
設定注水的時間
游泳池
游泳池的水位
水流量
給定水位
控制器
游泳池的水位
進水閥
檢測裝置
+
-
游泳池
水流量
比較器
閉環控制系統　　　 Ⅱ
控制系統的輸出量返回到輸入端對控制過程產生影響。
閉環控制系統
給定量
被控量
控制量
控制器
執行器
被控對象
檢測裝置
＋
－
設定溫度
室內空氣的溫度
控制量
溫度控制器
壓縮機
室內空氣
溫度檢測裝置
＋
－
控制器
閥門
水箱
給定水位
浮球
實際水位
干擾
水箱水位自動控制
加熱爐溫度自動控制
控制器
加熱器
加熱爐
給定溫度
熱電偶
爐內溫度
干擾
　　 逆風對你騎自行車會產生什么影響？
自行車
應保持的速度
行車速度
風
輸入量（給定值）
被控量
５米／秒
３米／秒
５米／秒
控制系統的干擾因素　　　 I
　　 逆風對你騎自行車會產生什么影響？
自行車
應保持的速度
行車速度
輸入量（給定值）
被控量
３米／秒
５米／秒
３米／秒
５米／秒
控制系統中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
干擾因素
設定的
飛行航道
飛機
手機信號
實際的
飛行航道
馬上行動
在電冰箱的溫度控制系統中，下列情況是否屬于影響其溫度控制的干擾因素？
　　　　開電冰箱門
電冰箱所在房間的溫度從20 ℃變到32 ℃
　　把熱菜熱飯放入電冰箱中
　　把冷藏箱的設置溫度降低１℃
是
是
是
否
干擾因素的產生原因
環境
人為
影響自行車行駛速度變化的風
影響船只行駛的風浪
手機信號
干擾因素的處理
利用
克服
削弱干擾
消除干擾
提高控制系統的性能（利用反饋）
控制器
執行器
被控對象
給定值
被控量
干擾因素
+
檢測裝置
-
控制系統中，將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。
投擲飛鏢
檢測裝置
（眼睛）
大腦
手
飛鏢
靶心位置
飛鏢實際投擲位置
控制器
閥門
水箱
給定水位
浮球
實際水位
干擾
1、影響水位控制的干擾
因素有哪些？
2、浮球起什么作用？
加熱爐溫度自動控制
控制器
加熱器
加熱爐
給定溫度
熱電偶
爐內溫度
干擾
主要干擾因素：加熱爐外的環境溫度變化、加熱器電壓的波動等。
系統通過檢測裝置（熱電偶）檢測爐內的溫度值，并與給定的溫度值進行比較，將偏差傳給控制器進行控制，從而克服干擾使溫度穩定在給定的范圍內。
在加熱爐的溫度控制系統中，可能有哪些干擾因素，系統是如何克服干擾使爐溫穩定在給定范圍內的？
閉環控制系統與開環控制系統的比較
開環控制系統 閉環控制系統
有無反饋 無 有
能否自動調整和補償 不能 能
控制精度 比較低 高
結構 簡單 相對復雜
適用場合 控制精度要求不高而系統本身的元件又比較穩定的場合 要求高精度和高可靠性的場合
自動控制一定是閉環控制嗎？閉環控制一定是自動控制嗎？
　　比如數控機床加工零件控制系統、鬧鐘自動控制系統就不是閉環控制系統。
功能模擬方法和黑箱方法　　 I
功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法。
黑箱方法：通過對系統輸入與輸出關系的研究，進而得出系統的內部結構及其功能方法。
西瓜
看、聽、拍
生或熟
控制系統
輸入
輸出
黑箱
控制系統的設計
實施控制系統所需的設備、元件等
系統的成本分析
控制系統的調試、運行和評價
控制系統的方案選擇
分析被控對象的主要特征
明確控制的目的
確定被控量、控制量
分析主要的干擾因素
。。。 。。。
控制系統設計方案　　　 Ⅱ

展開更多......

收起↑